1-电力系统的基本概念课件

电力系统分析,刘树美Tel公地点：4#319,青岛黄海学院,课程简介,电力系统稳态分析,电力系统的基本概念,正常状态下系统各元件参数及等值电路,正常情况运行状态的分析计算,正常情况下的运行状态调整,电力系统暂态分析,电力系统短路时的基本概念,电力系统三相短路电流计算分析,电力系统不对称短路电流分析计算,简单电力系统的静态稳定和暂态稳定,课程说明,成绩构成,参考教材,期中成绩,期末成绩,实验,平时成绩,1.陈珩.电力系统稳态分析.北京:中国电力出版社,2010.2.李光琦.电力系统暂态分析.北京:中国电力出版社,2012.3.,第一章电力系统的基本概念,本章主要内容,一、电力系统的组成二、电力系统的基本参量和接线图三、电力系统的电压等级四、电力系统的负荷构成和负荷曲线五、电力系统的特点和运行的基本要求六、电力系统中性点的运行方式,电力系统,第一节电力系统概述,一、电力系统的组成,生产电能的设备,变换、输送、分配电能的设备,用电设备,电力网络,第一节电力系统概述,二、电力系统的基本参量和接线图,第一节电力系统概述,总装机容量:指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。,年发电量指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（kWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。,最大负荷指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。,额定频率按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为50Hz。,最高电压等级是指该系统中最高电压等级电力线路的额定电压。,第一节电力系统概述,地理接线图主要显示系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结。,电气接线图主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。,第一节电力系统概述,一、电力系统的接线方式,第二节电力系统的接线方式和电压等级,电力系统的接线图有两种：电气接线图和电力系统的地理接线图,电力系统的电气主接线方式大致分为两大类：1、无备用接线方式2、有备用接线方式,1无备用接线（开式电力网）方式无备用接线包括：（1）单回放射式（2）树干式（3）链式网络,a）放射式b）干线式c）链式,第二节电力系统的接线方式和电压等级,第二节电力系统的接线方式和电压等级,无备用结线的特点：优点：简单、经济、运行方便缺点：供电可靠性差。,因此，这种结线不适用于一级负荷占很大比重的场合。由于架空线路广泛采用自动重合闸装置，且合闸的成功率高，因此这种接线方式适用于二级负荷。,第二节电力系统的接线方式和电压等级,2有备用接线（闭式电力网）方式（1）双回放射式（2）树干式（3）链式（4）环式（5）两端供电网络,a）双回放射式b）干线式c）链式d）环式e）两端供电网络,第二节电力系统的接线方式和电压等级,双回路的放射式、干线式和链式网络优点：供电可靠性、电压质量高缺点：是可能不够经济。,有备用结线的特点：,环式网络优点：供电可靠性高，经济性能好缺点：运行调度较复杂，故障时的电压质量差。,第二节电力系统的接线方式和电压等级,两端供电网络最常见，但采用这种结线的先决条件是必须有两个或两个以上独立电源。,有备用接线的双回放射式、树干式和链式网络用于一、二级负荷。,第二节电力系统的接线方式和电压等级,二、电力系统的电压等级,标称电压,经济电压：,电压高，损耗小,绝缘水平高，投资大,制定标准电压，以便实现互联,说明：,1：标称电压均指线电压,2：系统的标称电压发电机、变压器的额定电压,第二节电力系统的接线方式和电压等级,第二节电力系统的接线方式和电压等级,1、电力设备的额定电压计算,最高电压：考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值,额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好,同一标称电压下，不同电气设备的额定电压不相同,第二节电力系统的接线方式和电压等级,用电设备的额定电压用电设备的额定电压=线路额定电压，使所有用电设备能在接近其额定电压下运行。线路额定电压=,电网的额定电压电网的额定电压=输电线路首末端电压的平均值。,第二节电力系统的接线方式和电压等级,输电线路的首端和末端均可接用电设备，而用电设备的容许电压偏移一般为5。而沿线路的电压降落一般为10，因此要求：线路始端电压为额定值的105%，即：末端电压不低于额定值的95%，即：,第二节电力系统的接线方式和电压等级,第二节电力系统的接线方式和电压等级,发电机的额定电压发电机作为直接配电的电源，接在线路首端，其额定电压为线路额定电压的105。,变压器的额定电压变压器一次侧接电源，相当于用电设备，二次侧向负载供电，相当于发电机。变压器两侧的额定电压根据连接情况不同，可分别讨论。,变压器一次侧额定电压,第二节电力系统的接线方式和电压等级,降压变压器中间联络变压器,直接与发电机相连的变压器,直接与设备相连的短线路,变压器二次侧额定电压,第二节电力系统的接线方式和电压等级,高电压、长线路,变压器二次侧电压规定为空载时的电压，而额定负荷下变压器内部的电压降落约为5%，为使正常运行时二次侧电压较线路额定电压高5%，变压器二次侧电压应较线路额定电压高10%。,用线电压表示的抽头额定电压,220kV,升压变压器,降压变压器,？,第二节电力系统的接线方式和电压等级,2、电压与输送容量和距离的关系,例题1:(1)确定各设备额定电压；(2)若T1工作于+2.5%抽头,T2工作于主抽头,T3工作于-5%抽头,求各变压器变比。,10.5kV,10.5kV,121kV,38.5kV,110kV,11kV,35kV,500、330、220kV：多用于大电力系统的主干线；110kV：既用于中小电力系统的主干线，也用于大电力系统的二次网络；35kV：既用于大城市或大工业企业内部网络，也广泛用于农村网络；10kV：最常用的更低一级配电电压；6kV：只有负荷中高压电动机的比重很大时，才考虑以6kV配电的方案。,第二节电力系统的接线方式和电压等级,3、不同电压电压等级的适用范围,第三节电力系统的负荷,一、电力系统的负荷,电力系统的总负荷就是系统中千万个用电设备消耗功率的总和。负荷类型工业、农业、商业、居民用电。负荷分类,G,发电负荷,（厂用电）,供电负荷,（线路损耗）,综合用电负荷,第三节电力系统的负荷,电力系统负荷的运行特性广义上可以分为两大类：负荷随时间而变化的规律负荷曲线负荷随电压或频率而变化的规律负荷特性,二、负荷曲线,负荷曲线反映了某一时间段内负荷随时间而变化的规律。负荷曲线的分类,第三节电力系统的负荷,1、按负荷种类分：有功功率负荷曲线、无功功率负荷曲线2、按时间长短分：日负荷曲线、年负荷曲线3、按计量地点分：个别用户、电力线路、发电厂、变电所乃至整个系统的负荷曲线。,第三节电力系统的负荷,负荷曲线的用途日负荷曲线制定日调度计划计算日耗电量,年最大负荷曲线安排检修、扩建、新建,年持续负荷曲线编制发电计划计算相应的电能系统规划,第四节电力系统的特点和运行的基本要求,一、电能的特点1、电能不能大量储存电能的生产、输送、分配和使用同时进行。2、暂态过程非常迅速电能以电磁波的形式传播，传播速度为300kmms。3、和国民经济各部门间的关系密切4、对电能质量的要求严格,第四节电力系统的特点和运行的基本要求,二、对电力系统运行的基本要求1、保证可靠地持续供电供电的中断将使生产停顿、生活混乱，甚至危及人身安全。因此，电力系统运行首先要满足可靠、持续供电。虽然保证可靠供电是对电力系统运行的首要要求，但并非所有负荷都绝对不能停电。一般，根据经验，按对供电可靠性的要求将负荷分为三级：,第四节电力系统的特点和运行的基本要求,一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故、设备损坏，产生废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱等。二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，使人民生活受到影响。三级负荷：所有不属于第一、二级的负荷，如工厂的附属车间、小城镇等。,第四节电力系统的特点和运行的基本要求,2、保证良好的电能质量电能质量包含电压质量、频率质量和波形质量。电压质量以电压偏移衡量，给定的允许电压偏移为额定值的5%频率质量以频率偏移衡量，允许频率偏移为0.2-0.5Hz波形质量以波形畸变率是否超过给定值来衡量。,第四节电力系统的特点和运行的基本要求,要保证电压和频率质量指标，必须做到大量增加系统中有功功率、无功功率的电源，充分发挥现有电源的作用，合理调配用电、节约用电，不断提高系统的自动化程度。,有功,频率,无功,电压,第四节电力系统的特点和运行的基本要求,3、保证运行的经济性考核电力系统运行经济性的重要指标：煤耗率和线损率。煤耗率指每生产1kWh电能所消耗的标准煤重，单位：g/kWh，标准煤指含热量为29.31MJ/kg的煤。线损率又称网损率，是指电力网络中损耗的电能与向网络供应电能的百分比。,第四节电力系统的特点和运行的基本要求,根据对电力系统运行的基本要求，最好将单一系统联合，组成联合电力系统。,问题：为什么采用互联并网运行？,（1）提高供电的可靠性,（2）合理地调配用电,（3）提高发电设备的利用效率,（4）提高运行的经济性,（5）可采用大容量、高效率的机组,第五节电力系统中性点的运行方式,二：中性点的运行方式,中性点有效接地（110、220kV）,中性点全接地（330、500kV）,中性点经小阻抗接地,中性点不接地,中性点经消弧线圈效接地,中性点经高阻抗接地,大电流接地系统,小电流接地系统,一：定义电力系统的中性点，指的是星形连接的发电机或变压器的中性点。,中性点有效接地（110、220kV）,中性点全接地（330、500kV）,中性点经小阻抗接地,中性点不接地,中性点经消弧线圈效接地,中性点经高阻抗接地,大电流接地系统,小电流接地系统,第五节电力系统中性点的运行方式,大电流接地系统可快速切除故障，安全性好，可靠性差；当发生单相接地故障时，中性点不发生漂移，中性点电压不变，绝缘按相电压考虑。小电流接地系统可靠性高，经济性差；当发生单相接地故障时，中性点电压升高为相电压，中性点电压发生漂移，绝缘按线电压考虑。,两种接地方式的优缺点分析,第五节电力系统中性点的运行方式,电气接线图,相量图,三：中性点不接地系统发生单相短路故障分析,第五节电力系统中性点的运行方式,分析正常运行状态下，三相相互对称，中性点电位与大地相同，则每一相对地电压等于相电压，三相对地电流大小相等。当A相发生单相接地故障时，可列写KVL方程：,Uad=UN+Ua=0（A相对地电压）,Ubd=UN+Ub（B相）,Ucd=UN+Uc（C相）,第五节电力系统中性点的运行方式,结论（1）中性点对地电压升高为相电压，中性点电位发生漂移；（2）非故障相对地电压由相电压升高为线电压；（3）三相之间的线电压不发生变化，系统可持续运行2小时；（4）故障点对地电容电流为正常运行时一相对地电容电流的3倍。,第五节电力系